Superconductividad, donde las corrientes eléctricas pasan sin obstáculos a través de un material, es uno de los descubrimientos científicos más intrigantes de la física moderna. Tiene muchos usos prácticos. Gobiernos industrias y los centros de ciencia y atención médica hacen uso de la superconductividad en aplicaciones que van desde las resonancias magnéticas en los hospitales hasta las cavidades de los aceleradores de partículas, donde los científicos exploran los fundamentos de la materia. Sin embargo, La explotación práctica de la superconductividad también presenta muchos desafíos.
Los desafíos son quizás mayores para los investigadores que intentan integrar la superconductividad en pequeños, sistemas portátiles. El académico y experto en superconductividad de la Universidad de Cambridge, John Durrell, y su equipo se manifiestan esta semana en Letras de física aplicada , de AIP Publishing, que un sistema magnético superconductor portátil, cual es, en esencia, un sustituto de alto rendimiento de un imán permanente convencional, puede alcanzar un nivel de 3 teslas para el campo magnético. Durrell dijo que el trabajo de su equipo se desarrolló en gran parte a partir de los descubrimientos innovadores del físico Roy Weinstein de la Universidad de Houston, quien ha mostrado cómo los electroimanes convencionales y la magnetización de campo pulsado pueden usarse para activar campos magnéticos superconductores que son "capturados" y sostenidos como parte de una disposición superconductora. Esto evita el requisito de imanes superconductores grandes y costosos para "activar" tales sistemas portátiles. También clave, Durrell señaló, es que su equipo capitalizó otras tecnologías nuevas y más baratas, especialmente para enfriar.
"Por ejemplo, el salto con los avances en criogenia, te permite hacer cosas interesantes en otras áreas, también, "Durell explicó." Hay muchas cosas que se unen para hacer esto posible ". Si bien los grandes sistemas superconductores de tamaño industrial generan un campo magnético de 20 teslas, El campo magnético de 3 teslas de Durrell es nuevo para un sistema portátil.
Durrell y su equipo sentían curiosidad por saber qué podían hacer al observar el trabajo de Weinstein unos años antes. Weinstein demostró que con la pulsación electromagnética externa convencional de un medio, era posible "capturar" un campo magnético en un superconductor utilizando un campo magnético externo mucho más pequeño de lo que se creía posible anteriormente. La investigación de Weinstein utilizó cuprato de bario de itrio dopado con uranio y sometido a un tratamiento de irradiación. El equipo de Durrell buscó un material menos costoso y eligió cuprato de bario gadolinio, sin dopaje con uranio. Difan Zhou, investigador del equipo y autor principal, se le ocurrió la idea de ampliar los hallazgos de Weinstein, Durrell dijo, y la investigación, que tardó poco menos de dos años en realizarse, ha dado sus frutos.
"Fue una sorpresa para nosotros que logramos ver en un material no tan innovador el mismo efecto de salto de flujo gigante que demostró Roy Weinstein, "Dijo Durrell." La clave que hizo esto posible es que hemos visto lo que Roy ha hecho para que funcione, pero para este tipo de sistema portátil. Antes utilizábamos imanes superconductores convencionales para cargar nuestros bultos. Esto hará que el acceso a estos campos altos sea más económico y práctico ".
Avances en más barato, Un enfriamiento más eficiente, el sistema criogénico, también fue clave para la investigación de Durrell y del equipo. Tanto para las fases de carga como de mantenimiento del campo magnético, es necesario mantener fría la muestra superconductora o de lo contrario la superconductividad cede. Recientemente, el sector privado ha creado sistemas criogénicos que son baratos y ligeros, y Durrell usó un sistema de enfriamiento de Sunpower Inc., una empresa estadounidense. Según Durrell, esta ligereza y un costo relativamente bajo podrían hacer que la superconductividad portátil en varios productos sea una posibilidad real.
El efecto total de reunir estas nuevas oportunidades tecnológicas, Durrell señaló, es "esencialmente una mejor, imán permanente portátil:uno con un campo magnético de 3 tesla en lugar de 1 tesla. El interés obvio en eso es que podría usarlo para hacer un motor más pequeño y liviano ".
Los sistemas de resonancia magnética y resonancia magnética de bajo costo para hospitales también son una gran posibilidad de uso, Durrell explicó, ya que estos sistemas suelen utilizar grandes imanes superconductores. También se pueden habilitar sistemas de administración de fármacos dirigidos magnéticamente en aplicaciones humanas y veterinarias.
Durrell y su equipo planean realizar más pruebas para obtener más potencia magnética y eficiencia general. Han recibido un apoyo significativo de The Boeing Company para esta investigación. y Durrell cree que es un claro ejemplo de lo que una empresa y un laboratorio académico pueden hacer cuando se unen para la investigación básica.
